(57)【要約】【課題】高速で回転する工作機械の主軸に組込まれても、グリース潤滑方式で高い信頼性を発揮することができる保持器を用いた工作機械用転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪１および外輪２と、この内輪１および外輪２間に介在する複数の転動体３と、該複数の転動体３を保持する合成樹脂保持器４とを備えてなり、工作機械の主軸支持に用いられる工作機械用転がり軸受であって、上記合成樹脂保持器４は、連通孔を有する樹脂多孔質体に潤滑剤を含浸してなる。また、上記複数の転動体３周囲に潤滑グリースを封入してなり、樹脂多孔質体に含浸されている潤滑油と、潤滑グリースの基油とが転がり軸受作動環境条件において相互溶解する。【選択図】図１
2007198561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、該複数の転動体を保持する合成樹脂保持器とを備えてなり、工作機械の主軸支持に用いられる工作機械用転がり軸受であって、
前記合成樹脂保持器は、連通孔を有する樹脂多孔質体に潤滑剤を含浸してなることを特徴とする工作機械用転がり軸受。
【請求項２】
前記連通孔は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ前記樹脂を溶解しない溶媒を用いて前記成形体から前記気孔形成材を抽出して得られることを特徴とする請求項１記載の工作機械用転がり軸受。
【請求項３】
前記複数の転動体周囲に潤滑グリースを封入してなり、前記樹脂多孔質体に含浸されている潤滑油と、前記潤滑グリースの基油とが転がり軸受作動環境条件において相互溶解することを特徴とする請求項１または請求項２記載の工作機械用転がり軸受。
【請求項４】
前記潤滑グリース封入量は、軸受の全空間容積の 5％〜20％であることを特徴とする請求項３記載の工作機械用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械用転がり軸受、特に、高速で回転する工作機械の主軸に組込まれる工作機械用転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ、ＣＮＣ旋盤、フライス盤等の工作機械において、主軸はハウジングに対して軸受で回転自在に支持される。軸受形式としては、組合せアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受が使用される場合が多い。軸受の潤滑方式は、使用条件等に応じてグリース潤滑やエアオイル潤滑等の油潤滑が採用される。
工作機械の加工精度や生産性を高めるためには主軸の回転速度の高速化が有利であるが、転がり軸受を高速回転下で使用すると遠心力により転動体と内外輪との間の接触面圧が増大したり、軸受の発熱が著しく進行して、焼付きや摩耗等の問題が起こったり、高速回転に伴う発熱で軸の熱変形が生じ加工精度が悪化する懸念がある。
このような高速回転下の発熱を抑えるために工作機械の主軸支持用転がり軸受の潤滑には、潤滑効果に加えて冷却効果が高いエアオイル潤滑、ジェット潤滑や、アンダーレース潤滑が用いられているが、潤滑油供給装置を設置する要があり工作機械全体のコンパクト化を妨げているという問題がある。
【０００３】
このため機械のコンパクト化、運転経費の削減、および環境保全を目的としてグリース潤滑が増えてきている。しかし、グリース潤滑の欠点として、グリースが軸受内の狭い空間に封入されており、油潤滑のような移動が少なく偏在しやすいので、冷却効率が低い、油膜切れが生じやすい、高速回転性が低い、および、耐久性に対する信頼性が低い等の問題がある。
グリース潤滑における上記問題を解決する方法として、特定の基油粘度、増ちょう剤(ウレア)、増ちょう剤量、酸化防止剤としたグリースを封入することで潤滑性の向上を目的とした転がり軸受（特許文献１参照）が知られている。また、保持器の柱部の円周方向側面に、潤滑剤溜り部を有する逃げ部を形成することによって潤滑性を向上する円筒ころ軸受（特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１では狭い動粘度範囲の基油に、特定の増ちょう剤および酸化防止剤をそれぞれ所定量配合してなるグリースを封入する必要があり、グリース自体の高速耐久性は通常のグリースより改良されているものの、さらなる信頼性の向上が求められている。
また、特許文献２では保持器に潤滑剤溜り部である逃げ部を形成する必要があり、そのために複雑な形状をした金型の作製や煩雑な成形管理等にコストがかかるという問題がある。
【特許文献１】特開２００３−８３３４１号公報
【特許文献２】特開２００５−１６３９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、簡易な構造であって、高速で回転する工作機械の主軸に組込まれても、グリース潤滑方式で高い信頼性を発揮することができる保持器を用いた工作機械用転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の工作機械用転がり軸受は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、該複数の転動体を保持する合成樹脂保持器とを備えてなり、工作機械の主軸支持に用いられる工作機械用転がり軸受であって、上記合成樹脂保持器は、連通孔を有する樹脂多孔質体に潤滑剤を含浸してなることを特徴とする。
【０００７】
上記連通孔は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒を用いて上記成形体から上記気孔形成材を抽出して得られることを特徴とする。
【０００８】
上記複数の転動体周囲に潤滑グリースを封入してなり、上記樹脂多孔質体に含浸されている潤滑油と、上記潤滑グリースの基油とが転がり軸受作動環境条件において相互溶解することを特徴とする。
上記潤滑グリース封入量は、軸受の全空間容積の 5％〜20％であることを特徴とする。なお、軸受の全空間容積とは、転がり軸受において、内輪および外輪と、転動体と、保持器と、シール部材とに囲まれた空隙部分の全容積である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の工作機械用転がり軸受は、連通孔を有する樹脂多孔質体に潤滑剤を含浸してなる合成樹脂保持器を用いるので、連通孔に含浸された潤滑剤が保持器から転動体(玉、ころ)との滑り面、軌道輪(内外輪)との滑り面に染み出し、耐焼付き性が向上し、グリース潤滑の信頼性が向上する。
また、上記樹脂多孔質体に含浸されている潤滑油と、上記潤滑グリースの基油とが転がり軸受作動環境条件において相互溶解するので、長期間にわたって潤滑性を維持することができる。
このため、従来潤滑油の供給方式で対応せざるを得なかった高速で使用される工作機械においても、本発明の工作機械用転がり軸受を用いることにより、グリース潤滑方式が採用でき、環境保全、機械のコンパクト化および運転経費の削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の工作機械用転がり軸受は、高速回転に伴う遠心力により潤滑剤が不足する転動面に対し、保持器の構成母材である樹脂多孔質体に含浸された潤滑油を滲み出させるものである。滲み出した潤滑油と、軸受に封入されるグリースの基油とが転がり軸受作動環境条件において相互溶解して、潤滑機能を補完する。
本発明の保持器を形成する樹脂多孔質体は、気孔形成材を脱塩法により除去して連通孔を形成する樹脂多孔質体、または、気孔形成材を用いずに焼結樹脂粒子の集合間隙により連通孔を形成する焼結樹脂多孔質体である。まず、樹脂多孔質体について説明し、次いで焼結樹脂多孔質体について説明する。
【００１１】
脱塩法により連通孔を形成する樹脂多孔質体は、気孔形成材が配合された樹脂を成形して成形体とした後、該気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない抽出溶媒を用いて成形体から気孔形成材を抽出して得られる。例えば、成形温度Ｘ℃の樹脂Ａに、このＸ℃より高い融点Ｙ℃を有する気孔形成材粉末Ｂを配合して、Ｘ℃で成形して成形体とした後、該成形体より気孔形成材粉末Ｂを水で抽出して多孔質体が得られる。
以下、連通孔率に続いて樹脂多孔質体を形成するための樹脂、気孔形成材およびこれらの具体的な混合・成形方法について説明し、次に気孔形成材の抽出方法、樹脂多孔質体形成方法について説明する。
【００１２】
内部に気孔を有する多孔質体材料の気孔率について考える。多孔質体材料が 1 個の球体が複数個集まった球体の集合体と、個々の球体間の間隙に存在する空間である気孔とからなると考えると、球体の点接触により最も密に充填する形態として面心立方格子、六方最密充填があり、それらの充填率は、(球の体積÷外接立方体の体積)÷(正三角形の高さ÷底辺)÷(正四面体の高さ÷一辺)で計算され、共に 74％である。（ 100−充填率）として定義される気孔率としては 26％になる。
以上の計算は、同一サイズの球体を考えた場合であるが、複数のサイズの球体を充填した場合は、六方最密充填よりも充填率は大きくなり、気孔率は小さくなる。
また、粉末状の球体樹脂粒子を圧縮成形した後に焼結する場合、点接触はあり得ず、球体樹脂粒子は変形して面接触する。このため、六方最密充填よりも充填率はより大きくなり、気孔率はより小さくなる。このため従来の焼結樹脂成形体の気孔率は 20％程度が限界となっている。
【００１３】
本発明における連通孔率は、上記の気孔率と略同一定義で、かつ気孔が連続している状態の気孔率をいう。すなわち、相互に連続している気孔の総体積が樹脂成形体に占める割合をいう。
具体的には、連通孔率は数１内の式（１）に示す方法で算出した。
【数１】
2007198561.tif 000003
上記、数１において、各符号の意味を以下に示す。
Ｖ；加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の体積
ρ；加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の密度
Ｗ；加熱圧縮成形法にて成形された洗浄前成形体の重量
Ｖ1；樹脂粉末の体積
ρ1；樹脂粉末の密度
Ｗ1；樹脂粉末の重量
Ｖ2；気孔形成材の体積
ρ2；気孔形成材の密度
Ｗ2；気孔形成材の重量
Ｖ3；洗浄後の多孔質体の体積
Ｗ3；洗浄後の多孔質体の重量
Ｖ’2；洗浄後に多孔質体に残存する気孔形成材の体積
【００１４】
本発明においては、以下に述べる樹脂多孔質体の製造方法により、30％以上、好ましくは 30％〜90％、より好ましくは 30％〜70％の連通孔率を有する樹脂多孔質体が得られる。
【００１５】
本発明に使用できる樹脂としては、保持器として十分な耐熱性、耐油性および機械的強度などを有するものであればよく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの樹脂粉末やペレットを使用できる。樹脂粉末、ペレットの粒径や形状は、溶融成形する場合には、溶融時に気孔形成材と混練されるので、特に限定されるものではない。ドライブレンドしてそのまま圧縮成形する場合には 1μm〜500μm の平均粒子径が好ましい。
熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどのポリエチレン樹脂、変性ポリエチレン樹脂、水架橋ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリケトン樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリオキサゾリン樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などを例示できる。また、上記合成樹脂から選ばれた２種以上の材料の混合物、すなわちポリマーアロイなどを例示できる。
【００１６】
本発明において気孔形成材は、成形時における気孔形成材の融解を防止するため、樹脂の成形温度よりも高い融点の物質を使用するが、これに限定されるものではなく、樹脂の成形温度よりも高い融点の物質と、樹脂の成形温度よりも低い融点の物質とを併用することもできる。
気孔形成材としては、樹脂に配合されて成形体とされた後、その樹脂を溶解しない溶媒を用いて成形体から溶解されて抽出できる物質であれば使用できる。
気孔形成材は、無機塩化合物、有機塩化合物、またはこれらの混合物であることが好ましく、特に洗浄抽出工程が容易となる水溶性物質であることが好ましい。また、アルカリ性物質、好ましくは防錆剤として利用できる弱アルカリ塩を使用できる。弱アルカリ塩としては、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩、無機アルカリ金属塩、無機アルカリ土類金属塩などが挙げられる。未抽出分が脱落した時でも、比較的軟らかく、転動面を損傷し難いことから、有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩を用いることが好ましい。なお、これらの金属塩は 1 種または 2 種以上混合して用いてもよい。また、洗浄用溶媒として安価な水を使用することができ、気孔形成時における廃液処理などが容易となることから水溶性の弱アルカリ塩を使用することが好ましい。
【００１７】
本発明に好適に用いることができる水溶性有機アルカリ金属塩としては、安息香酸ナトリウム（融点 430℃）、酢酸ナトリウム（融点 320℃）、セバシン酸ナトリウム（融点 340℃）、コハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウムなどが挙げられる。融点が高く、多種の樹脂に対応でき、かつ水溶性が高いという理由から、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウムまたはセバシン酸ナトリウムが特に好ましい。
無機アルカリ金属塩としては、例えば、硫酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、三リン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、タングステン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらの中で、融点が高く、多種の樹脂に対応でき、かつ水溶性が高いという理由から、硫酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、三リン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウムが特に好ましい。
【００１８】
気孔形成材は、平均粒子径 1μm〜500μm の気孔形成材が好ましい。気孔形成材の割合は、樹脂粉末、気孔形成材および充填材などの他の材料を含めた全量に対して、30 体積％〜90 体積％、好ましくは 40 体積％〜90 体積％とする。30 体積％以下では多孔質体の気孔が連続孔になり難く、90 体積％以上では所望の機械的強度が得られない。
また配合時において、気孔形成材の抽出に使用する溶媒に不溶な充填材を配合してもよい。例えば、該溶媒が水である場合には、多孔質体の機械的強度を向上させるなどの目的で、ガラス繊維、炭素繊維などを配合できる。
【００１９】
樹脂材料と気孔形成材の混合法は特に限定されるものではなくドライブレンド、溶融混練など樹脂の混合に一般に使用する混練法が適用できる。
また、気孔形成材を液体溶媒中に溶解させて透明溶液とした後、この溶液に樹脂粉末を分散混合させて、その後、この溶媒を除去する方法を用いることができる。気孔形成材を液体溶媒中に一旦溶解させ樹脂粉末と分散混合させることで、気孔形成材抽出後の樹脂多孔質体において、気孔が均一に分布した連通孔となり、かつ、元の気孔形成材の粒子径より小さい径の気孔を形成することができる。
分散混合させる方法としては、液中混合できる方法であれば特に限定されるものではなく、ボールミル、超音波分散機、ホモジナイザー、ジューサーミキサー、ヘンシェルミキサーなどが例示できる。また、分散液の分離を抑えるために少量の界面活性剤を添加することも有効である。なお、混合時においては、混合により気孔形成材が完全に溶解するよう溶媒量を確保する。
また、溶媒を除去する方法としては、加熱蒸発、真空蒸発、窒素ガスによるバブリング、透析、凍結乾燥などの方法を用いることができる。手法が容易で、設備が安価であることから加熱蒸発により液体溶媒の除去を行なうことが好ましい。
【００２０】
樹脂に気孔成形材を配合した混合物の保持器形状への成形に関しては、圧縮成形、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、真空成形、トランスファ成形などの任意の成形方法を採用できる。また成形前に作業性を向上させるため、ペレットやプリプレグなどに加工してもよい。
【００２１】
気孔形成材を含んで成形された保持器からの気孔形成材の抽出は、上記気孔形成材を溶解し、かつ上記樹脂を溶解しない溶媒で保持器を洗浄することにより行なう。洗浄方法は保持器を溶媒中に所定時間浸漬する方法、保持器を撹拌状態の溶媒中に所定時間浸漬する方法、保持器を超音波振動下の溶媒中に所定時間浸漬する方法、保持器に溶媒液流を注いで洗浄する方法等を挙げることができる。これらの中で微細な気孔形成材にミクロな運動エネルギーを与えて効率よく気孔形成材を保持器から抽出できることから、超音波振動下の溶媒中に所定時間浸漬する方法が好ましい。
抽出溶媒としては、例えば、水、および水と相溶しうる溶媒としてアルコール系、エステル系、ケトン系溶媒などを用いることができる。これらの中で、樹脂および気孔形成材の種類によって上記条件に従い適宜選択される。また、これらの溶媒は１種または２種以上を混合し使用してもよい。廃液処理などが容易、安価などの利点から水を用いることが好ましい。
該抽出処理を行なうことにより、気孔形成材が充填されていた部分が溶解され、該溶解部分に気孔が形成された樹脂多孔質体からなる保持器が得られる。
【００２２】
次に、本発明において気孔形成材を用いずに、ポリイミド（以下、ＰＩと記す）の焼結樹脂粒子の集合間隙により連通孔を形成する焼結樹脂多孔質体について説明する。ここでＰＩ樹脂は、芳香族カルボン酸と芳香族アミンを縮合重合させて得られるものであって、優れた耐熱性、耐薬品性、機械的性質および電気絶縁性を有する合成樹脂として公知の合成樹脂を採用する。なお、焼結樹脂多孔質体に用いるＰＩ樹脂は、熱硬化性のものを使用し、主鎖にイミド結合を有するが、主鎖にイミド結合およびアミド結合を有するポリアミドイミド樹脂等の熱可塑性のものは含まない。
【００２３】
このようなＰＩ樹脂は、耐熱性が高く、溶融しないので、広い範囲の温度条件で良好な摩擦・摩耗特性を示すことが可能である。また、熱可塑性樹脂とは異なり溶融しないので、その粒子間界面に存在させる気孔を自在にコントロールし、連通孔を有するように調製できる。多孔質体の連通孔を調製することによって潤滑剤の含油量や滲み出し速度をコントロールでき、長寿命化を図ることができる。
【００２４】
焼結樹脂多孔質体に使用できる市販のＰＩ樹脂としては、宇部興産社製：ＵＩＰ−Ｓ，Ｒ、オーストリア国レンジング社製：Ｐ８４−ＨＴ、東レ社製：ＴＩ−３０００、デュポン社製：ベスペル、三井東圧化学社製：オーラムなどを挙げることができる。
材料となるＰＩ樹脂粉末の粒子径は 40μm 以下であることが好ましい。これは、40μm をこえる大径では、粒子間の気孔が大きくなり、含浸油の保持率（保油率）が低下し、好ましくないためである。このような傾向からみて、より好ましいＰＩ樹脂粉末の平均粒子径は、5μm〜30μm である。
【００２５】
連通孔を有する焼結樹脂多孔質体からなる保持器の製造方法は、室温において上記ＰＩ樹脂粉末を保持器形状に加圧成形後、不活性ガスまたは加圧雰囲気で焼成する方法の他、加熱圧縮成形、ラム押し出し、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）等により成形する方法が挙げられる。
この保持器は、ＰＩ樹脂粉末の平均粒子径、圧力等を適宜調整することによって体積比 20％程度の連通孔を有する焼結樹脂多孔質体として得られる。
【００２６】
本発明の工作機械用転がり軸受に用いる保持器を形成する材料として、上述のように、脱塩法による樹脂多孔質体、または、ＰＩ樹脂を用いる焼結樹脂多孔質体を使用できるが、長期にわたり潤滑性を保証するには連通孔率が高いほうが望ましく、焼結法の 20％程度が限度であるのに対して、20％をこえる潤滑油を含浸できることから、脱塩法による樹脂多孔質体を用いるほうが好ましい。
【００２７】
本発明においては樹脂多孔質体である保持器にあらかじめ潤滑剤を含浸させた状態で使用することが望ましい。
潤滑剤としては、潤滑油が好ましく、例えば、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油等の鉱油、ポリブデン、ポリ-α-オレフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等、一般に使用されている潤滑油であれば特に限定することなく使用できる。
【００２８】
上記潤滑油には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、流動点降下剤、無灰系分散剤、金属系清浄剤、界面活性剤、摩耗調整剤などを配合できる。酸化防止剤としては、フェノール系、アミン系、イオウ系などを単独または、混合して使用できる。
特に保持器に含浸された潤滑油は、長期間保持器から滲み出し転動面に供給される目的で含浸されているので、長期にわたり酸化劣化しない状態で含浸されていることが望まれ、上記のような酸化防止剤を配合することが好ましい。
含浸方法としては、樹脂多孔質体の内部まで含浸できる方法であればよい。潤滑油が満たされた含浸槽に樹脂多孔質体を浸漬した後、減圧して含浸する減圧含浸が好ましい。また、高粘度のシリコーン油などを用いる場合、加圧含浸することができる。これらを組み合わせた加圧減圧含浸としてもよい。
【００２９】
本発明の工作機械用転がり軸受は、連通孔に潤滑油を含浸した樹脂多孔質体を保持器として用いるので、潤滑グリースを封入しなくても使用することができる。低トルク、トルクの安定性が優先される用途では潤滑グリースを封入しないで、保持器に含まれる潤滑油のみで運転することができる。また、潤滑グリースを封入する場合においても、後述の理由により通常封入される潤滑グリース封入量よりも少量で運転できる。
【００３０】
潤滑グリースを封入する場合、その潤滑グリースの基油は保持器の樹脂多孔質体に含浸されている潤滑油と、転がり軸受作動環境条件において、相互溶解する油を用いる。相互溶解する油としては、同種の化学構造を有する油であることが好ましく、より好ましくは該潤滑油と該基油とは同一種類の油で、かつ略同一の粘度を有する油を用いることが好ましい。この潤滑グリースと併用することにより、潤滑グリースで消費される基油が保持器に含浸された潤滑油から供給されるので、潤滑グリース封入量を減らすことができる。
潤滑グリース封入量は軸受の内輪および外輪と、転動体と、保持器と、シール部材とに囲まれた全空間容積の 20％以下、好ましくは 5％〜20％である。グリース封入量が 20％をこえるとグリース漏れやトルク変動が生じやすくなる場合がある。
【００３１】
潤滑グリースを構成する基油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブデン、ポリ-α-オレフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等、一般に潤滑グリースの基油として使用されている油であれば特に限定することなく使用できる。
また、増ちょう剤としては、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独または２種類以上組み合せて用いてもよい。
また、潤滑グリースに添加される公知の添加剤、例えば極圧剤、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤等が挙げられる。これらを単独または２種類以上組み合せて添加できる。
【００３２】
上記樹脂多孔質体を用いた本発明の工作機械用転がり軸受の一例として、複列円筒ころ軸受の一構造例を図１に示す。図１は、本発明の工作機械用転がり軸受として使用される複列円筒ころ軸受の一部断面図である。
図１に示すように複列円筒ころ軸受は、工作機械の主軸装置において、高速で回転駆動される主軸をハウジングに対して回転自在に支持するもので、複列の軌道面１ａを有する内輪１と、複列の軌道面２ａを有する外輪２と、内輪１の軌道面１ａと外輪２の軌道面２ａとの間に転動自在に配された複列の円筒ころ３と、各列の円筒ころ３をそれぞれ保持する一対の保持器４とで構成される。保持器４は、上述の樹脂多孔質体から形成され潤滑油が含浸されている。内輪１の軸方向中央部には中鍔１ｂが設けられ、両端部には外鍔１ｃが設けられている。内輪１は主軸の外周に嵌合され、外輪２はハウジングの内周に嵌合される。円筒ころ３の周囲に必要に応じて上述の潤滑グリースが封入される。
なお、内輪１の内径面はテーパ形状であってもよい。この内輪は、テーパ形状に形成した主軸の外周面、あるいは、主軸の外周に嵌合したテーパ状スリーブの外周面に嵌合される。
【００３３】
本発明の上記構成の工作機械用転がり軸受は、回転に要するトルクが小さく、かつトルクの変動が少ない。このため、長期間にわたって良好な潤滑が行なわれるため、優れた耐久性を示す。また、潤滑グリース封入量を通常よりも少なくできるため、潤滑グリース漏れの少ない転がり軸受が得られる。
なお、本発明の工作機械用転がり軸受としては、上記円筒ころ軸受に限らず、玉軸受、円錐ころ軸受等も採用できる。
【実施例】
【００３４】
実施例１
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂粉末（ビクトレックス（株）製１５０ＰＦ）と炭素繊維と安息香酸ナトリウム粉末（和光純薬（株）製試薬）とを体積比 50：10：40 の割合でブラベンダーにて溶融混練した後粉砕して混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、φ110mm×140mm×30mmのリングを加熱圧縮成形法（380℃×30 分）にて成形し、切削加工にて逃げ部なしの保持器形状（図１参照）を得た。この保持器を 80℃の温水で超音波洗浄器にて 10 時間洗浄して安息香酸ナトリウム粉末を溶出させた。その後 100℃で 8 時間乾燥し連通孔率 35％の多孔質体である保持器を得た。この多孔質体の保持器にＭＰ−１グリースの基油（ポリ-α-オレフィン油（ＰＡＯ）とエステル油との混合油：粘度 40 mm2／sec（ 40℃））を 60℃にて真空含浸した。含油率は全体積に対して 98％であった。
基油が含浸された保持器を軸受に組み込み、さらにＭＰ−１グリースを封入し軸受試料を得た。この軸受試料を用いて以下に示すグリース潤滑試験方法にて軸受温度の上昇を測定した。結果を図４に示す。
【００３５】
＜グリース潤滑試験方法＞
軸受：ＮＮ３０２０Ｋ（ φ 100×φ 150×37 ）
組込み後のラジアル内部隙間：−5μm
円筒ころ：ころ径 φ 11 mm、長さ 11 mm、ころＰＣＤ φ 126 mm
グリース：ＭＰ−１
外筒冷却：あり
軸受試料を上記条件下で回転数 2000 rpm にて２時間運転した時の軸受温度を測定し、運転開始時からの温度上昇分を求めた。次に未使用の同じ軸受試料を用いて回転数 3000 rpm にて同様に温度上昇分を求めた。この操作を繰り返し回転数 8000 rpm までグリース潤滑試験を実施した。
【００３６】
比較例１
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂粉末（ビクトレックス（株）製１５０ＰＦ）と炭素繊維とを体積比 70：30 の割合でブラベンダーにて溶融混練した後粉砕して混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、φ110mm×140mm×30mmのリングを加熱圧縮成形法（380℃×30 分）にて成形し、切削加工にて逃げ部なしの保持器形状（図１参照）に加工した。この保持器を軸受に組み込み、さらにＭＰ−１グリースを封入し軸受試料を得た。この軸受試料を用いて以下に示すグリース潤滑試験方法にて軸受温度の上昇を測定した。結果を図４に示す。
【００３７】
比較例２
保持器を逃げ部ありの保持器形状（図２および図３参照）に成形した以外は、比較例１と同様に処理して軸受温度の上昇を測定した。結果を図４に示す。
なお、図２は保持器内周部に逃げ部を設けた複列円筒ころ軸受の一部断面図である。図３は図２の保持器の拡大斜視図である。
保持器４は転動体案内形式のものであり、軸受回転時、保持器４は柱部４ｂの円周方向側面４ｂ１を円筒ころ３の転動面に接触案内されながら回転する。そして、軸受の回転が所定の高速回転域に達し、柱部４ｂが高速回転時の遠心力により外径側に弾性変形すると、柱部４ｂの円周方向側面４ｂ１の基端側内周部（ころ案内部）４ｂ３が円筒ころ３の転動面との間のポケット隙間が減少する方向（円周方向中心線に沿って外径側）に変位して、円筒ころ３の転動面を案内する。この場合、図２および図３に示すように柱部４ｂの円周方向側面４ｂ１の先端側内周部に逃げ部４ｂ２を設けることにより、円筒ころ３の転動面との接触が回避される。なお、実施例１の保持器は、上記逃げ部４ｂ２がない保持器である。
図３に拡大して示すように、保持器４は、環状部４ａと、環状部４ａの内側面４ａ１から軸方向の一方に一体に連続して延びた複数の柱部４ｂと、円筒ころ３を回転自在に保持する複数のポケット４ｃとを備えている。複数の柱部４ｂは円周等配位置に配列されている。各ポケット４ｃは円周方向に隣接する柱部４ｂの円周方向側面４ｂ１と、環状部４ａの内側面４ａ１とで三方から囲まれ、軸方向の一方に向かって開口している。
【００３８】
図４に示すように、比較例１では 6000 rpm 以上にて急激に温度が上昇する。すなわち潤滑性が低下するのに対し、逃げ部を設けない簡易な構造であっても実施例１はグリース溝である逃げ部を設けた比較例２と同レベルの潤滑性を示す。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の工作機械用転がり軸受は、保持器の母材である樹脂多孔質体に含浸された潤滑油を長期間にわたって軸受転動面に供給することができ、高速回転性および高耐久性が要求される工作機用転がり軸受として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の工作機械用転がり軸受として使用される複列円筒ころ軸受の一部断面図である。
【図２】保持器内周部に逃げ部を設けた複列円筒ころ軸受の一部断面図である。
【図３】図２の保持器の拡大斜視図である。
【図４】グリース潤滑試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１        内輪
１ａ      内輪軌道面
１ｂ      中鍔
１ｃ      外鍔
２        外輪
２ａ      外輪軌道面
３        円筒ころ（転動体）
４        保持器
４ａ      環状部
４ａ１    内側面
４ｂ      柱部
４ｂ１    柱部の円周方向側面
４ｂ２    逃げ部
４ｂ３    ころ案内部
４ｃ      ポケット
【図１】
2007198561.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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